CN117669322A - 一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，用于解决现有技术中非对称线圈设计方法的有限元仿真次数多的问题。步骤为：S1获取系统耦合机构的设计指标；S2给定副边线圈的外径尺寸L_ws，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的偏移耦合曲线和抗偏移曲线，并计算副边线圈内径L_wis；S3绘制在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线，并根据耦合机构设计指标得原边线圈设计的解域；S4：计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数，并根据最小自感系数对解域进行筛选。本申请利用总结的规律指导原副边线圈尺寸和外径以及内外径比例的设计减少有限元仿真的次数。

Description

一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，特别是一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法。

背景技术

磁耦合式无线电能传输技术通过磁耦合机构的电磁感应作用实现电能从发射端到接收端的非接触式传输，其在近距离、中距离场合都能实现电能的大功率高效传输。MC-WPT技术目前已在电动汽车、轨道交通、可植入医疗设备、工业机器人、消费电子、电力系统监测设备等领域得到了广泛应用，在矿井和水下等特殊工作环境，MC-WPT技术可避免插拔操作过程中电火花引起的爆炸、漏电等安全隐患，具有明显的优势和广阔的应用前景。

在MC-WPT技术的实际应用中，耦合机构的发射端和拾取端不可避免地会发生偏移，造成互感变化进而影响系统的传输功率与效率。提升耦合机构的抗偏移特性有利于平滑系统输出、简化系统控制等优点。目前，提升无线电能传输系统抗偏移能力的方法主要有如下两种：补偿拓扑设计与耦合机构设计。

针对磁耦合机构的抗偏移设计，虽然目前已有许多文献提出了许多不同的耦合机构类型，但是如何根据抗偏移指标设计对应类型的耦合机构，目前缺乏较为详细的设计流程以进行指导，已有的文献中主要依赖于大量的有限元仿真分析，其设计流程缺乏指导且耗时较长。为减少有限元仿真体量，本文提出一种非对称磁耦合机构抗偏移设计流程，以获得约束条件下的耦合机构抗偏移设计优化结果的连续解集。

以电动汽车无线充电应用为例，泊车充电时的传输功率与效率受泊车位置影响，其电磁耦合机构需适应较大的水平位置偏移。对于原、副边大小对称的圆形或矩形平面线圈，当其水平位置偏移量达到物理尺寸的40％时，原副边线圈的互感耦合急剧下降。采用DD线圈可在一定程度上提高线圈的抗偏移能力，但线圈的构造更为复杂，所需导线更多，增加了制造成本。增大线圈尺寸可提高线圈在相同传输距离下的抗偏移能力，但同时线圈的体积和重量也越大，降低了系统的功率密度。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法。用于解决现有技术中非对称线圈设计方法的有限元仿真次数多，计算量大，且设计的线圈抗偏移能力差的问题。

一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，包括以下步骤：

S1：获取系统耦合机构的设计指标；

S2：根据耦合机构设计指标给定副边线圈的外径尺寸L_ws，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的偏移耦合曲线和抗偏移曲线，根据曲线确定副边线圈内外径之比γ_s，并计算副边线圈内径L_wis；

S3：以步骤S2设计的副边线圈尺寸为基础，绘制在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线，并根据耦合机构设计指标采用作图法获得原边线圈设计的解域；

S4：计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数，并根据最小自感系数对原边线圈设计的解域进行筛选，并输出最终解集。

作为优选，步骤S1中获取系统耦合机构设计指标包括原边线圈最大和最小外径、副边线圈最大和最小外径、耦合机构的最小正对耦合系数、耦合机构的最大偏移耦合系数、耦合机构的耦合系数最大变化率。

作为优选，步骤S2中绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的偏移耦合曲线和抗偏移曲线的具体方法为：

根据给定副边线圈的外径尺寸L_ws，获取在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的耦合系数k，并以x轴线偏移为横坐标，以耦合系数k为纵坐标，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的偏移耦合曲线；

对获取的不同副边线圈内外径之比γ_s下的耦合系数k进行了归一化处理，获得归一化耦合系数，并以x轴线偏移为横坐标，以归一化耦合系数为纵坐标，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的抗偏移曲线。

作为优选，步骤S2中根据曲线确定副边线圈内外径之比γ_s，并计算副边线圈内径L_wis的具体方法为：

以耦合机构的正对耦合系数最大以及在同一偏移量时归一化耦合系数最大为筛选条件，确定副边线圈内外径之比γ_s，并根据副边线圈内外径之比γ_s和给定副边线圈的外径尺寸L_ws计算副边线圈的内径L_wis：

L_wis＝γ_sL_ws

式中，L_wis为副边线圈的内径，L_ws为给定的副边线圈的外径L_ws，γ_s为根据筛选条件确定的副边线圈内外径之比。

作为优选，步骤S3中以步骤S1设计的副边线圈尺寸为基础，绘制在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线的具体方法为：

根据步骤S1设计的副边线圈尺寸为基础，获取在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的耦合机构的耦合系数k，并以x轴线偏移为横坐标，以耦合系数k为纵坐标，绘制在不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线；

对获取不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的耦合系数k_maxk进行了归一化处理，获得归一化耦合系数，并以x轴线偏移为横坐标，以归一化耦合系数为纵坐标，绘制在不同原边线圈内外径之比γ_s下的抗偏移曲线。

作为优选，根据耦合系数k计算耦合系数变化率R：

式中，k_max正对耦合系数，k_min为偏移耦合系数；

以耦合系数变化率R为纵坐标，以不同γ_p下耦合系数变化率为横坐标，绘制耦合系数变化率曲线。

作为优选，步骤S3中根据功率传输要求采用作图法获得原边线圈设计的解域的具体方法：

以原边线圈最大和最小外径、耦合机构的最小正对耦合系数、耦合机构的最大偏移耦合系数和耦合机构的耦合系数最大变化率为限制条件；

采用作图法在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线上筛选原边线圈设计的解域。

作为优选，步骤S4中计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数k'_{coil_Lw_γ}方法为：

式中，L_w为线圈外径，L_wi为线圈内径，R_wire为所选利兹线的半径，由电流密度决定，L_coil为线圈自感，N为线圈匝数。

作为优选，步骤S4中根据最小自感系数对原边线圈设计的解域进行筛选，并输出最终解集的具体方法为：

判定原边线圈设计的解域中的解是否满足：

k'_{coil_Lw_γ}≤k_{coil_Lw_γ}

式中，k_{coil_Lw_γ}为外径L_w、内外径比为γ的线圈自感系数大小；

若满足，则该组线圈尺寸L_w与内外径比γ满足线圈自感要求，保留改组解；否不满足则舍弃，并输出最终解集：

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本申请利用总结的规律指导原副边线圈尺寸包括外径以及内外径比例的设计并形成了针对不对称线圈的一般设计流程以适应不同的实际需求并减少有限元仿真的次数，同时本申请设计的耦合机构抗偏移性能得到了提升。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法的流程图。

图2为本发明中非对称线圈结构示意图。

图3为本发明实施例中不同γ_s下耦合机构的偏移耦合曲线图。

图4为本发明实施例中不同γ_s下耦合机构的抗偏移耦合曲线图。

图5为本发明实施例中L_wp为600mm时，不同γ_p下的偏移耦合曲线图。

图6为本发明实施例中L_wp为600mm时，不同γ_p下的抗偏移耦合曲线图。

图7为本发明实施例中L_wp为800mm时，不同γ_p下的偏移耦合曲线图。

图8为本发明实施例中L_wp为800mm时，不同γ_p下的抗偏移耦合曲线图。

图9为本发明实施例中不同γ下正对耦合系数k_max>0.2时的可选范围图。

图10为本发明实施例中不同L_wp下偏移耦合系数k_min>0.12时的可选范围图。

图11为本发明实施例中不同L_wp下耦合系数变化率R<40％时的可选范围图。

图12为本发明耦合机构设计前后耦合系数对比图。

图13为本发明耦合机构设计前后归一化耦合系数对比图。

图14为本发明耦合机构优化前耦合机构磁力线示意图。

图15为本发明耦合机构优化后耦合机构磁力线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

如图1所示的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取系统耦合机构的设计指标，具体包括原边线圈最大和最小外径、副边线圈最大和最小外径、耦合机构的最小正对耦合系数、耦合机构的最大偏移耦合系数、耦合机构的耦合系数最大变化率。

在本发明实施例中，以电动汽车充电线圈为例，耦合机构的设计指标如表1所示。

表1耦合机构设计指标

S2：根据耦合机构设计指标给定副边线圈的外径尺寸L_ws，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的偏移耦合曲线和抗偏移曲线，根据曲线确定副边线圈内外径之比γ_s，并计算副边线圈内径L_wis；具体方法为：

S2.1根据给定副边线圈的外径尺寸L_ws，获取在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的耦合系数k，并以x轴线偏移为横坐标，以耦合系数k为纵坐标，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的偏移耦合曲线；

S2.2对获取的不同副边线圈内外径之比γ_s下的耦合系数k进行了归一化处理，获得归一化耦合系数，并以x轴线偏移为横坐标，以归一化耦合系数为纵坐标，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的抗偏移曲线；

S2.3以耦合机构的正对耦合系数最大以及在同一偏移量时归一化耦合系数最大为筛选条件，确定副边线圈内外径之比γ_s，并根据副边线圈内外径之比γ_s和给定副边线圈的外径尺寸L_ws计算副边线圈的内径L_wis：

L_wis＝γ_sL_ws

式中，L_wis为副边线圈的内径，L_ws为给定的副边线圈的外径L_ws，γ_s为根据筛选条件确定的副边线圈内外径之比。

在本发明实施例中，如图2所示，由于电动汽车底盘安装尺寸的限制，本文取副边线圈最大外尺寸限制为530mm×530mm，考虑漏磁屏蔽，铝板尺寸为530mm×530mm，磁芯尺寸500mm×500mm，利兹线绕线区域最大外尺寸取400mm×400mm。铁氧体磁芯厚度为5mm，铝板厚度为3mm，铁氧体磁芯与铝板之间间距为10mm，传输距离20cm。在最大外尺寸限制条件下，对副边线圈的内外尺寸进行优化设计。

在本发明实施例中，先以对称线圈的情况来设计副边线圈的尺寸，因此原边线圈的磁芯尺寸为420mm×420mm，绕线区域尺寸400mm×400mm，在有限元磁仿真软件COMSOL中遍历离散γ_s＝[0.2:0.1:0.5]情况下原副边互感耦合系数k，并绘制耦合机构的偏移耦合曲线和抗偏移耦合曲线，如图3和图4所示，由图3可知无论γ_s的取值如何，耦合机构的耦合系数均随着偏移量的增加而降低。由图4可知随着γ_s减小，单位偏移量对应系统耦合系数下降的程度逐渐增大，即系统的抗偏移能力逐渐下降，但是差异性并不明显。

在本发明实施例中，由图3和图4可知，当γ_s＝0.3时，耦合机构正对时的耦合系数最大，而在系统发生偏移时，各γ_s下归一化耦合系数差距不大，因此选择γ_s＝0.3作为副边线圈的内外径之比，根据副边线圈自感参数可进一步得到副边线圈的匝数，得到副边线圈的设计结果如下表2所示。

表2副边线圈设计结果

S3：以步骤S2设计的副边线圈尺寸为基础，绘制在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线，并根据耦合机构设计指标采用作图法获得原边线圈设计的解域；具体步骤为：

S3.1：根据步骤S1设计的副边线圈尺寸为基础，获取在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的耦合机构的耦合系数k，并以x轴线偏移为横坐标，以耦合系数k为纵坐标，绘制在不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线；

对获取不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的耦合系数k_maxk进行了归一化处理，获得归一化耦合系数，并以x轴线偏移为横坐标，以归一化耦合系数为纵坐标，绘制在不同原边线圈内外径之比γ_s下的抗偏移曲线；

S3.2：根据耦合系数k计算耦合系数变化率R：

式中，k_max正对耦合系数，k_min为偏移耦合系数；

以耦合系数变化率R为纵坐标，以不同γ_p下耦合系数变化率为横坐标，绘制耦合系数变化率曲线；

S3.3：以原边线圈最大和最小外径、耦合机构的最小正对耦合系数、耦合机构的最大偏移耦合系数和耦合机构的耦合系数最大变化率为限制条件；

采用作图法在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线上筛选原边线圈设计的解域。

在本实施例中，同样在COMSOL仿真软件中，获取不同原边外径L_wp与不同γ_p下的耦合系数，当L_wp＝600mm，偏移耦合曲线和抗偏移耦合曲线如图5和图6所示，由图5可知，无论γ_p的值如何变化，耦合机构的耦合系数均随着偏移量的增加而降低，当偏移量一定时，耦合机构的耦合系数随γ_p的增加而减小。由图6可知，归一化后的耦合系数k的变化趋势基本相同。可以看出耦合机构的抗偏移能力会随着γ_p的增大而得以提升。

同理当L_wp＝800mm，偏移耦合曲线和抗偏移耦合曲线如图7和图8所示，由图7可知，外径为800mm时，各曲线的变化趋势与外径为600mm时的趋势相似，即耦合系数均随着偏移量的增加而降低。由图8可知，归一化后的耦合系数变化趋势与外径为600mm时的走势大致相同，但通过图5与图7对比可以看出，当线圈的γ_p固定时，外径为800mm时耦合机构的抗偏移能力较外径为600mm的更强。

在本实施例中，利用COMSOL软件，绘制出在不同γ_p情况下，即γ_p＝0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7时分别在L_wp在400-800情况下，正对耦合系数图，如图9所示。

根据设计需求，求取正对耦合系数k_max>0.2的解域为：

γ_p＝0.2 L_wp∈[511 800]

γ_p＝0.3 L_wp∈[520 800]

γ_p＝0.4 L_wp∈[550 737]

从图9中可以看到，只有线圈内外径比小于0.4的耦合机构才存在解集。

绘制各γ_p下，线圈外径与偏移耦合系数的关系图，如图10所示，根据设计需求，得到偏移耦合系数k_min>0.12的解域为：

γ_p＝0.2 L_wp∈[590 800]

γ_p＝0.3 L_wp∈[592 800]

γ_p＝0.4 L_wp∈[591 800]

γ_p＝0.5 L_wp∈[600 800]

γ_p＝0.6 L_wp∈[610 800]

γ_p＝0.7 L_wp∈[660 800]

从图10可看出，针对不同的线圈外径，当线圈内外径比越大时，其偏移耦合系数满足条件的解集就越小。

作出耦合系数变化率R曲线，如图11所示，根据设计需求，得到R<40％的解域为：

γ_p＝0.2 L_wp∈[650 800]

γ_p＝0.3 L_wp∈[625 800]

γ_p＝0.4 L_wp∈[600 800]

γ_p＝0.5 L_wp∈[580 800]

γ_p＝0.6 L_wp∈[550 800]

γ_p＝0.7 L_wp∈[640 800]

从图11可看出，针对不同的线圈外径，当线圈内外径比越小时，其耦合系数变化率满足条件的解集就越小。

输出设计解域，求取式上述三个解域的交集，得到原边线圈设计解域为：

S4：计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数，并根据最小自感系数对原边线圈设计的解域进行筛选，并输出最终解集，具体步骤为：

S4.1：计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数k'_{coil_Lw_γ}方法为：

式中，L_w为线圈外径，L_wi为线圈内径，R_wire为所选利兹线的半径，由电流密度决定，L_coil为线圈自感，N为线圈匝数。

S4.2：判定原边线圈设计的解域中的解是否满足：

k'_{coil_Lw_γ}≤k_{coil_Lw_γ}

式中，k_{coil_Lw_γ}为外径L_w、内外径比为γ的线圈自感系数大小；

若满足，则该组线圈尺寸L_w与内外径比γ满足线圈自感要求，保留改组解；否不满足则舍弃，并输出最终解集：

在本实施例中，当线圈内外径以及利兹线的半径确定时，线圈绕制的最大匝数N_max就确定了；而线圈自感L_coil＝k_coil*N²其中，k_coil为线圈自感系数，N为线圈匝数，而当线圈内外径参数及构造工艺确定后，k_coil为常数，该常数可通过仿真的方法获取，得到如表3所示的自感系数表。

表3不同γ时原边线圈外径L_wp与k_coil的关系

在本实施例中，输入所需线圈参数L_p＝100uH，L_wi线半径5mm，求取γ_p＝0.2，L_wp＝650得到临界耦合系数为：

通过查不同γ，原边线圈外径L_wp与k_coil的关系，得到：

k'_{coil_Lw_γ}<0.64

同理对步骤S3中获得的其余两组解进行筛选，得到最终的设计解域为：

S5仿真验证：

为验证该设计方法的有效性，取原边线圈设计解域中的一组解γ_p＝0.4，L_wp＝600mm进行仿真验证，优化后的耦合机构参数总结如下表4所示：

表1优化后的耦合机构参数

为验证设计效果，本文将设计后耦合机构和原始400x400mm耦合机构的抗偏移特性进行了仿真，如图12和图13所示，从图中可以看出设计后耦合机构的正对耦合系数>0.2，最大偏移耦合系数>0.12,耦合系数最大变化率<40％，符合设计要求。并且可以看出，设计后耦合机构的耦合系数和抗偏移能力均优于原始外径400mm×400mm，内径120mm×120mm的原副边对称线圈。

如图14和图15所示，可看出优化前的对称结构，原边激发磁力线的区域较优化后的区域小，在偏移后，优化前漏磁磁力线所占比例较优化后更大，这也是在进行抗偏移优化后耦合机构耦合系数变化率减小的原因。

综上所示，本申请采用原、副边不对称线圈的结构来提升耦合机构的抗偏移能力，即在副边采用紧凑的线圈结构，在原边采用面积较大的线圈结构来同时满足车载副边线圈体积重量限制以及系统宽偏移范围正常传输的需求。通过对平面方形原、副边不对称线圈的尺寸包括线圈外径长度以及内外径比例等自由度进行研究以得出相应规律。利用总结的规律指导原副边线圈尺寸包括外径L以及内外径比例γ的设计并形成了针对不对称线圈的一般设计流程以适应不同的实际需求并减少有限元仿真的次数。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取系统耦合机构的设计指标；

S2：根据耦合机构设计指标给定副边线圈的外径尺寸L_ws，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的偏移耦合曲线和抗偏移曲线，根据曲线确定副边线圈内外径之比γ_s，并计算副边线圈内径L_wis；

S3：以步骤S2设计的副边线圈尺寸为基础，绘制在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线，并根据耦合机构设计指标采用作图法获得原边线圈设计的解域；

S4：计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数，并根据最小自感系数对原边线圈设计的解域进行筛选，并输出最终解集。

2.如权利要求1所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S1中获取系统耦合机构设计指标包括原边线圈最大和最小外径、副边线圈最大和最小外径、耦合机构的最小正对耦合系数、耦合机构的最大偏移耦合系数、耦合机构的耦合系数最大变化率。

3.如权利要求1所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S2中绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的偏移耦合曲线和抗偏移曲线的具体方法为：

根据给定副边线圈的外径尺寸L_ws，获取在不同副边线圈内外径之比γ_s下耦合机构的耦合系数k，并以x轴线偏移为横坐标，以耦合系数k为纵坐标，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的偏移耦合曲线；

对获取的不同副边线圈内外径之比γ_s下的耦合系数k进行了归一化处理，获得归一化耦合系数，并以x轴线偏移为横坐标，以归一化耦合系数为纵坐标，绘制在不同副边线圈内外径之比γ_s下的抗偏移曲线。

4.如权利要求3所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S2中根据曲线确定副边线圈内外径之比γ_s，并计算副边线圈内径L_wis的具体方法为：

以耦合机构的正对耦合系数最大以及在同一偏移量时归一化耦合系数最大为筛选条件，确定副边线圈内外径之比γ_s，并根据副边线圈内外径之比γ_s和给定副边线圈的外径尺寸L_ws计算副边线圈的内径L_wis：

L_wis＝γ_sL_ws

式中，L_wis为副边线圈的内径，L_ws为给定的副边线圈的外径L_ws，γ_s为根据筛选条件确定的副边线圈内外径之比。

5.如权利要求1所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S3中以步骤S1设计的副边线圈尺寸为基础，绘制在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线的具体方法为：

根据步骤S1设计的副边线圈尺寸为基础，获取在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的耦合机构的耦合系数k，并以x轴线偏移为横坐标，以耦合系数k为纵坐标，绘制在不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线；

对获取不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的耦合系数k_maxk进行了归一化处理，获得归一化耦合系数，并以x轴线偏移为横坐标，以归一化耦合系数为纵坐标，绘制在不同原边线圈内外径之比γ_s下的抗偏移曲线。

6.如权利要求5所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，根据耦合系数k计算耦合系数变化率R：

式中，k_max正对耦合系数，k_min为偏移耦合系数；

以耦合系数变化率R为纵坐标，以不同γ_p下耦合系数变化率为横坐标，绘制耦合系数变化率曲线。

7.如权利要求6所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S3中根据功率传输要求采用作图法获得原边线圈设计的解域的具体方法：

以原边线圈最大和最小外径、耦合机构的最小正对耦合系数、耦合机构的最大偏移耦合系数和耦合机构的耦合系数最大变化率为限制条件；

采用作图法在不同原边线圈外径L_wp与不同原边线圈内外径之比γ_p下的偏移耦合曲线、抗偏移曲线和耦合系数变化率曲线上筛选原边线圈设计的解域。

8.如权利要求1所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S4中计算原边线圈设计的解域中任意尺寸与内外径比下所需的临界自感系数k′_{coil_Lw_γ}方法为：

式中，L_w为线圈外径，L_wi为线圈内径，R_wire为所选利兹线的半径，由电流密度决定，L_coil为线圈自感，N为线圈匝数。

9.如权利要求7所述的一种基于查表法的高抗偏移非对称线圈设计方法，其特征在于，步骤S4中根据最小自感系数对原边线圈设计的解域进行筛选，并输出最终解集的具体方法为：

判定原边线圈设计的解域中的解是否满足：

k′_{coil_Lw_γ}≤k_{coil_Lw_γ}

式中，k_{coil_Lw_γ}为外径L_w、内外径比为γ的线圈自感系数大小；

若满足，则该组线圈尺寸L_w与内外径比γ满足线圈自感要求，保留改组解；否不满足则舍弃，并输出最终解集：